Введение к работе
Актуальность темы диссертации В последнее время для улучшения магнитных свойств материалов интенсивно развиваются методы получения в них нанокристаллической микроструктуры При этом благодаря высокому значению намагниченности насыщения и поля анизотропии особое внимание уделяется высокоанизотропным редкоземельным материалам систем Nd-Fe-B и Sm-Co Перемагничивание быстрозакаленных и спеченных магнитов, полученных в этих системах, осуществляется по механизму зародышеобразования
Основной причиной отличия расчетных и экспериментальных эксплуатационных свойств магнитов (остаточной намагниченности, коэрцитивной силы, энергетического произведения), кроме дефектности считают взаимодействие между микрообъемами в материале
Однако в настоящее время не существует экспериментальных методик прямого наблюдения полей взаимодействия Среди косвенных методов наблюдения полей взаимодействия в магнитных материалах выделяют наблюдение доменной структуры с помощью эффекта Керра или магнитно-силовых микроскопов и отклонения графиков Хенкеля от линейной зависимости Вольфарта Перечисленные методы обладают существенными недостатками, ограничивающими общность получаемых результатов наблюдение за доменной структурой возможно только на поверхности материала, что затрудняет исследования влияния взаимодействия в объеме массивных материалов Интерпретации отклонений графиков Хенкеля разными авторами для обнаружения эффектов магнитостатического взаимодействия и определения его природы носят противоречивый характер Кроме того, применение графиков Хенкеля для анализа взаимодействия в магнитных материалах, перемагничивание которых определяется трудностью образования зародышей обратной намагниченности, является спорным из-за присутствия в таких материалах микрообъемов, находящихся в многодоменном состоянии
Цель работы состояла в исследовании особенностей процессов перемагничивания, вызванных магнитостатическим взаимодействием между микрообъемами, в высокоанизотропных одноосных ферромагнетиках, перемагничивание которых лимитируется трудностью образования зародышей обратной намагниченности, в зависимости от степени кристаллической текстуры, исходного размагниченного состояния материала, формы образца и микрообъемов
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи
Разработать методику моделирования и программное обеспечение, позволяющие определять величину поля взаимодействия, визуализировать магнитное состояние микрообъемов в объеме в материале, перемагничивание которого лимитируется трудностью образования зародышей обратной намагниченности
Исследовать роль макроскопических свойств материала исходного магнитного состояния и формы образца на эффективность магнитостатического
взаимодействия
Исследовать влияние гистерезисных свойств микрообъемов материала (поля насыщения, степени текстуры, коэрцитивности) и параметров их распределений по микрообъемам на магнитостатическое взаимодействие
Исследовать графики Хенкеля в этих материалах и их связь с гистерезисными свойствами микрообъемов, степенью текстуры и исходным магнитным состоянием
Научная новизна работы заключается
в разработке на основе существующих представлений о процессах перемагничивания в одноосных высокоанизотропных магнитных материалах нового подхода к их детальному исследованию, основанного на определении поля магнитостатического взаимодействия между микрообъемами и послойной визуализации магнитного состояния микрообъемов массивного образца
В возможности использовать разработанную методику визуализации магнитного состояния микрообъемов, как на поверхности, так и в объеме материала образцов
В установлении закономерностей процессов перемагничивания, обусловленных влиянием магнитостатического взаимодействия между микрообъемами В частности, обнаружены и раскрыты механизм образования под влиянием магнитостатического взаимодействия комплексов перемагничивающихся микрообъемов (каналов перемагничивания)
Установлена роль индивидуальных характеристик микрообъемов (коэрцитивной силы, поля насыщения, угла ориентировки частиц) в образовании комплексов (каналов перемагничивания)
Продемонстрирована возможность образования первого зародыша обратной намагниченности в результате взаимодействия еще в положительных полях
Показана взаимосвязь степени кристаллической текстуры материала и механизмом образования «каналов перемагничивания», образовавшимся под влиянием магнитостатического взаимодействия
В методической проверке интерпретации графиков Хенкеля с точки зрения природы и знака взаимодействия в одноосных высокоанизотропных материалах с переходной доменной структурой
Практическая значимость работы заключается в возможности устанавливать на конкретных материалах для высокоанизотропных магнитов эффективность влияния магнитостатического взаимодействия и на основании этого
- совершенствовать существующие технологии производства материалов,
-прогнозировать более обосновано свойства при создании новых материалов для постоянных магнитов
Даны рекомендации для анализа и установления границы применимости графиков Хенкеля для интерпретации особенностей перемагничивания одноосных высокоанизотропных ферромагнетиков
Апробация работы Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на Joint European Magnetic Symposium (Dresden, Germany, 2004), 18-th International Workshop on High Performance Magnets and their Applications (Annecy, France, 2004), V-ой Международной конференции "Электротехнические материалы и компоненты" (Крым, Алушта, 2004 г), Moscow International Symposium on Magnetism (Moscow, 2005), XV Международной конференции по постоянным магнитам (Суздаль 2005), XX международной школе-семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (г Москва, 2006), III Joint European Magnetic Symposium (San Sebastian, 2006)
По теме диссертации опубликованы 7 статей и 4 тезисов
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных источников из 133 наименования, изложена на 118 страницах, включая 85 рисунков и 19 таблиц
